FISIKA. Sesi DUA KEPING SEJAJAR DAN KAPASITOR A. DUA KEPING SEJAJAR

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "FISIKA. Sesi DUA KEPING SEJAJAR DAN KAPASITOR A. DUA KEPING SEJAJAR"

Utami Dharmawijaya
6 tahun lalu
Tontonan:

1 FISIKA KELAS XII IPA - KURIKULUM GABUNGAN 05 Sesi NGAN DUA KEPING SEJAJAR DAN KAPASITOR A. DUA KEPING SEJAJAR Keping sejajar adalah dua keping konduktor yang mempunyai luas dan bahan yang sama. Jika dihubungkan dengan tegangan maka akan menyimpan muatan listrik yang sama besar tapi berlainan jenis. P +Q d E Q R Bila ada muatan listrik +q atau yang dilepas di sekitar keping P, maka muatan tersebut akan mendapatkan gaya ke kanan sebesar: F = q. E Jika muatan telah pindah dari P ke R maka akan terjadi perubahan energi potensial listrik sebesar: W = Ep

2 persamaan dapat dijabarkan sebagai berikut E = medan listrik (N/) = beda potensial (volt) d = jarak antara keping (m) F d= q qed = q E d= E = d Pada gerak muatan di antara dua keping sejajar akan berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Kecepatan muatannya dirumuskan sebagai: q v = m v = kecepatan partikel saat menumbuk keping (m/s) q = muatan partikel () = potensial listrik (volt) m = massa partikel (kg) ONTOH SOAL. Dua keping sejajar yang berjarak 5 cm, masing-masing memiliki luas permukaan sebesar cm². Kedua keping dihubungkan pada beda potensial 450 volt. Jika sebuah elektron dilepaskan pada salah satu keping, maka tentukanlah besarnya medan listrik diantara dua keping sejajar serta berapakah kecepatan elektron saat menumbuk keping sejajar tersebut? (q e = , m e = ) Pembahasan Diketahui: d = 5 cm = 5 0 m; A = cm ; = 450 volt Ditanya: E =...? Jawab: 450 E = = = 9000 N/ d 5 0

3 9 q 6, v = = = 6, 0 = 6, 0 m/s 3 m 9 0. Perhatikan gambar di bawah ini! F W Sebuah benda kecil bermuatan + µ dalam keadaan setimbang berada di antara dua keping sejajar yang memiliki medan listrik sebesar 900 N/. Jika percepatan gravitasi 0 m/s², maka massa benda tersebut adalah... Pembahasan Dalam keadaan setimbang, maka F = W q. E = m. g sehingga m = qe = = 8 0 kg = 8 0 gram = 08, gram g 0 B. KAPASITOR Kapasitor adalah salah satu komponen listrik (pengembangan konsep dua keping sejajar) yang berfungsi sebagai penyimpan muatan listrik. Muatan yang tersimpan itu berbanding lurus dengan beda potensialnya, dirumuskan sebagai: Q =. Q = muatan listrik (oulomb) = beda potensial listrik (volt) = kapasitas kapasitor/pembanding (farad) Nilai kapasitas kapasitor bergantung pada medium yang digunakannya. Jika medium antara dua keping sejajar adalah udara, maka: o A = εo d 3

4 o = kapasitas kapasitor di dalam vakum/udara ε o = permitivitas vakum (8, /Nm ) A = luas keping sejajar (m ) d = jarak antara dua keping (m) Jika mediumnya diisi bahan dielektrik, maka nilai kapasitasnya: = K. o o = kapasitas kapasitor di dalam vakum/udara. K = konstanta dielektrikum (K ) Menyimpan muatan listrik hakikatnya menyimpan energi dalam bentuk energi potensial listrik, besarnya energi listrik yang disimpan oleh sebuah kapasitor dirumuskan sebagai: W = energi kapasitor (joule) = kapasitas kapasitor (farad) = beda potensial (volt) Q = muatan listrik (coulomb) W= W= Q W = Q 4 ONTOH SOAL. Suatu kapasitor keping sejajar, luas tiap keping 000 cm dan terpisah cm. Beda potensial di antara keping 3000 volt bila diisi udara, tapi beda potensialnya menjadi 000 volt jika diisi bahan dielektrik. Tentukanlah konstanta dielektrik bahan tersebut... Pembahasan Diketahui: = 3000 volt = 000 volt K (udara) =

5 Ditanya: K =...? Jawab: = K. o K di mana q = sehingga K K = K 000 = 3000 K K = 3 maka. Sebuah kapasitor memiliki kapasitas. Jika jarak dua keping sejajar pada kapasitor 5 diubah menjadi 4 nya dan di antara keduanya disisipi bahan dengan konstanta dielektrik,5; maka kapasitas kapasitor sekarang adalah... Pembahasan Diketahui: = 5. d = 4 d K = (udara) K =,5 Ditanya: =...? Jawab: Jika dianalisis k maka didapatlah d k = k d d d 5 = 4 5, d =. SUSUNAN KAPASITOR Kapasitor dapat disusun secara seri, paralel, maupun campuran (seri-paralel) 5

6 a. Susunan Seri Kapasitor A B 3 D + total Berlaku: = + + total 3 = + + = + + total AB B D Q = Q = Q = Q 3 total 3 b. Susunan Pararel Kapasitor E F A B 3 D + Berlaku: total = total = AB = D = EF Q total = Q + Q + Q 3 c. Susunan ampuran 6

7 ONTOH SOAL. Perhatikan gambar di bawah ini! olt Jika nilai,, 3, dan 4 berturut-turut µf, 3 µf, µf, dan 4 µf. Tentukanlah besarnya energi listrik yang tersimpan dalam kapasitor 4 µf! Pembahasan: Pada rangkaian paralel, didapat: P = = = 6 µf Kemudian diserikan dengan 4, sehingga: 3 = + = + = + total p total = = 4, µ F 5 Q = total total total = 4, 0 = 4 µ Karena Q total = Q 4 = Q P = 4 µ, maka energinya: Q4 4 W = = = J 4 7 µ 4 7

8 . Perhatikan gambar di bawah ini! = 50 volt Keempat kapasitor memiliki nilai yang sama yaitu mf. Tentukanlah besar energi kapasitor gabungannya! Pembahasan: P = + = mf P = + = mf = + = + = mf = 0 total p p 3 Energi dirumuskan sebagai, W= tot = 0 50 = 5, J 3 F 8

dokumen-dokumen yang mirip

RINGKASAN DAN LATIHAN - - LISTRIK STATIS - LISTRIK STATI S

RINGKASAN DAN LATIHAN - - LISTRIK STATIS - LISTRIK STATI S RINGKASAN DAN LATIHAN Listrik Statis - - LISTRIK STATIS - LISTRIK STATI S Hukum Coulomb ------------------------------- 1 Listrik Statis Medan Listrik Medan Listrik oleh titik bermuatan Fluk Listrik dan